DE102007030006B4

DE102007030006B4 - Vakuumventil

Info

Publication number: DE102007030006B4
Application number: DE102007030006A
Authority: DE
Inventors: Henry Didier; Mathias Schön
Original assignee: VAT Holding AG
Current assignee: VAT Holding AG
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2009-12-17
Anticipated expiration: 2027-06-29
Also published as: CN101109453B; KR20080008260A; US20080017822A1; DE102007030006A1; CN101109453A; JP2008025839A; JP5019986B2; US7762527B2

Abstract

Vakuumventil umfassend
einen Ventilkörper (1) mit einer eine Längsachse (10) aufweisenden Ventilöffnung (4) und einem die Ventilöffnung (4) umgebenden Ventilsitz (6),
eine Ventilplatte (8), die von einer Offenstellung, in der sie die Ventilöffnung (4) freigibt, über eine Zwischenstellung, in der sie die Ventilöffnung (4) überdeckt, vom Ventilsitz (6) aber abgehoben ist, in eine am Ventilsitz (6) anliegende Schließstellung und von der Schließstellung über die Zwischenstellung in die Offenstellung verstellbar ist,
eine die Ventilplatte (8) tragende Ventilstange (11),
eine Quer-Antriebseinheit (12), mittels der die Ventilplatte (8) in eine quer zur Längsachse (10) der Ventilöffnung (4) liegende Quer-Verstellrichtung (16) von ihrer Offenstellung in ihre Zwischenstellung und entgegen der Quer-Verstellrichtung (16) von ihrer Zwischenstellung in ihre Offenstellung verstellbar ist, und
eine Längs-Antriebseinheit (13), mittels der die Ventilplatte (8) in eine parallel zur Längsachse (10) der Ventilöffnung (4) liegende Längs-Verstellrichtung (17) von ihrer Zwischenstellung in ihre Schließstellung und entgegen...

Description

Die Erfindung betrifft ein Vakuumventil umfassend einen Ventilkörper mit einer eine Längsachse aufweisenden Ventilöffnung und einem die Ventilöffnung umgebenden Ventilsitz, eine Ventilplatte, die von einer Offenstellung, in der sie die Ventilöffnung freigibt, über eine Zwischenstellung, in der sie die Ventilöffnung überdeckt, vom Ventilsitz aber abgehoben ist, in eine am Ventilsitz anliegende Schließstellung und von der Schließstellung über die Zwischenstellung in die Offenstellung verstellbar ist, eine die Ventilplatte tragende Ventilstange, eine Quer-Antriebseinheit, mittels der die Ventilplatte in eine quer zur Längsachse der Ventilöffnung liegende Quer-Verstellrichtung von ihrer Offenstellung in ihre Zwischenstellung und entgegen der Quer-Verstellrichtung von ihrer Zwischenstellung in ihre Offenstellung verstellbar ist, und eine Längs-Antriebseinheit, mittels der die Ventilplatte in eine parallel zur Längsachse der Ventilöffnung liegende Längs-Verstellrichtung von ihrer Zwischenstellung in ihre Schließstellung und entgegen der Längs-Verstellrichtung von ihrer Schließstellung in ihre Zwischenstellung verstellbar ist.
Ein derartiges Ventil ist beispielsweise aus der US 2004/0079915 A1 bekannt. An der von der Quer-Antriebseinheit in achsialer Richtung verschiebbaren Ventilstange ist ein Tragkörper angebracht, an dem die Längs-Antriebseinheit zum Andrücken der Ventilplatte an den Ventilsitz angeordnet ist. In einer Ausführungsform ist am Tragkörper auf der gegenüberliegenden Seite der Ventilplatte eine Stützplatte gehalten, welche mittels Kolben-Zylinder-Einheiten an die Innenwand des Ventilkörpers andrückbar ist, um die Reaktionskraft der Ventilplatte aufzunehmen. Diese Ausbildung ist relativ kompliziert mit den damit verbundenen Kosten und führt zu einer relativ großen Bauweise. In einer anderen Ausführungsform kann die Andrückplatte auch entfallen, wobei die Reaktionskraft der Ventilplatte von der Ventilstange aufgenommen werden muss oder die Ventilstange entsprechend elastisch sein muss, so dass der Tragkörper an die dem Ventilsitz gegenüberliegende Innenwand des Ventilkörpers angedrückt werden kann.
Ein weiteres Ventil der eingangs genannten Art ist aus der US 6,561,484 B2 bekannt. An der Ventilstange ist entweder eine Tragplatte angebracht, die eine Kolben-Zylinder-Einheit aufweist, mittels der die Ventilplatte an den Ventilkörper angedrückt wird, oder an der Ventilstange ist die Ventilplatte angebracht, die eine Kolben-Zylinder-Einheit aufweist, mittels der eine Stützplatte an eine dem Ventilsitz gegenüberliegende Innenwand des Ventilkörpers angedrückt wird, wobei die Ventilplatte gegen den Ventilsitz verschoben wird. Ein ähnliches Vakuumventil ist auch aus der US 6,561,483 B2 bekannt.
Weitere Vakuumventile, bei denen die Ventilplatte mittels Kolben-Zylinder-Einheiten relativ zu einem an der Ventilstange angebrachten Tragkörper verschiebbar ist, sind aus der US 6,056,266 und der US 6,899,316 B2 bekannt.
Beim aus der US 6,431,518 B1 hervorgehenden Vakuumventil ist die Ventilplatte an einer Ventilstange angebracht, die ebenfalls mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit zwischen einer die Ventilöffnung freigebenden und einer die Ventilöffnung überdeckenden, vom Ventilsitz aber abgehobenen Stellung verstellbar. Der Zylinder dieser Kolben-Zylinder-Einheit ist um eine rechtwinklig zur Längsachse der Ventilstange und rechtwinklig zur Längsachse der Ventilöffnung ausgerichtete Achse verschwenkbar. Durch Verschwenkung dieses Zylinders mittels einer weiteren Antriebseinheit, die beispielsweise ebenfalls als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet sein kann, wird die Ventilplatte an den Ventilsitz angedrückt.
Die US 6,776,394 B2 zeigt ein Pendelventil, bei dem in der Schließstellung der Ventilplatte diese zusätzlich mittels Stößeln an den Ventilsitz angedrückt wird, die von Kolben betätigt werden, welche in Zylinderbohrungen des Ventilkörpers verschiebbar gelagert sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Vakuumventil der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem eine Anlage der Ventilplatte am Ventilsitz ohne eine Verbiegung der Ventilstange ermöglicht wird, wobei die Konstruktion dennoch einfach ist, und bei dem eine parallele Anlage der Ventilplatte am Ventilsitz erreicht wird. Erfindungsgemäß gelingt dies durch ein Vakuumventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung, bei der die Quer-Antriebseinheit gegenüber dem Ventilkörper parallel zur Längs-Verschieberichtung verschiebbar geführt ist, können ein exakt paralleles Anfahren der Ventilplatte an den Ventilsitz, eine weitgehende Spielfreiheit der Ventilplatte und eine hohe Torsionssteifigkeit erreicht werden.
Ein erfindungsgemäßes Vakuumventil kann einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweisen.
Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht eine platzsparende Ausbildung.
Weiters kann bei einem erfindungsgemäßen Vakuumventil außerhalb des Vakuumbereichs durch eine Erfassung der Position der Quer-Antriebseinheit detektiert werden, ob sich die Ventilplatte in ihrer Schließstellung oder in ihrer Zwischenstellung befindet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Führungseinrichtung zur verschiebbaren Führung der Quer-Antriebseinheit gegenüber dem Ventilkörper als Parallelogrammführung ausgebildet.
Vorzugsweise ist für die Quer-Antriebseinheit ein Anschlag vorhanden, an den die Quer-Antriebseinheit in der Zwischenstellung der Ventilplatte mittels eines Andrückelements, beispielsweise mittels eines Federelements, angedrückt ist, und von dem die Quer-Antriebseinheit in der Schließstellung der Ventilplatte abgehoben ist. Dieses Andrückelement kann dazu dienen, die Ventilplatte von ihrer Schließstellung in ihre Zwischenstellung zu verschieben.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Ventilplatte direkt an der Ventilstange angebracht und weist Stößel auf, die mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit an eine dem Ventilsitz gegenüberliegende Innenwand des Ventilkörpers angedrückt werden können, um die Ventilplatte von ihrer Zwischenstellung in ihre Schließstellung zu verschieben und an den Ventilsitz anzudrücken.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Vakuumventils gemäß der Erfindung, in der Schließstellung der Ventilplatte;
2 einen schematischen Schnitt entlang der Linie A-A von 1;
3 einen 2 entsprechenden Schnitt, aber in der Zwischenstellung der Ventilplatte;
4 einen 2 entsprechenden Schnitt, aber in der Offenstellung der Ventilplatte;
5 eine Schrägsicht eines Führungsteils zur verschiebbaren Führung der Querantriebseinheit;
6 und 7 Querschnitte durch das Führungsteil aus 5 in einer Grundstellung und in einer ausgelenkten Stellung;
8 und 9 Querschnitte entsprechend 6 und 7 einer modifizierten Ausführungsform des Führungsteils;
10 und 11 Querschnitte entsprechend 6 und 7 einer weiteren Ausführungsform des Führungsteils;
12 und 13 Querschnitte entsprechend 6 und 7 einer weiteren Ausführungsform des Führungsteils;
14 und 15 Querschnitte entsprechend 6 und 7 einer weiteren Ausführungsform des Führungsteils;
16 einen schematischen Schnitt einer Führungseinrichtung für die Quer-Antriebseinheit mit einem modifizierten Andrückelement;
17 bis 19 schematische Längsmittelschnitte einer modifizierten Herausführung (= Durchführung) der Ventilstange aus dem Vakuumbereich des Ventilkörpers, in der Offenstellung, Zwischenstellung und Schließstellung der Ventilplatte;
20 einen vergrößerten Längsmittelschnitt durch das Kippelement der Durchführung;
21 bis 23 Längsmittelschnitte entsprechend den 17 bis 19 einer weiteren modifizierten Durchführung;
24 bis 26 schematische Schnittdarstellungen einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vakuumventils, in der Offenstellung, Zwischenstellung und Schließstellung der Ventilplatte;
27 und 28 schematische Schnittdarstellungen einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vakuumventils in der Schließstellung und Zwischenstellung der Ventilplatte (Schnittlinie B-B von 30);
29 einen vergrößerten Ausschnitt des Vakuumventils im Bereich der Führungseinrichtung für die Quer-Antriebseinheit;
30 eine schematische Ansicht des Vakuumventils gemäß dieser Ausführungsform.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 1 bis 7 schematisch dargestellt. Das Vakuumventil weist einen Ventilkörper 1 auf, der im gezeigten Ausführungsbeispiel gehäuseartig ausgebildet ist. Gegenüberliegende Wände 2, 3 werden von einer Eintrittsöffnung, die eine Ventilöffnung 4 bildet, und einer Austrittsöffnung 5 durchsetzt. Die Ventilöffnung 4 wird von einem Ventilsitz 6 umgeben, der von einer Dichtfläche an der Innenseite der Wand 2 gebildet wird.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel fallen die Längsachse 10 der Ventilöffnung und die Längsachse der Austrittsöffnung 5 zusammen, wie dies bevorzugt ist.
Im Innenraum 7 des Ventilkörpers 1, der einen Vakuumbereich des Vakuumventils bildet, ist eine Ventilplatte 8 angeordnet. In der Schließstellung der Ventilplatte 8 ist diese an den Ventilsitz 6 angedrückt, wobei eine Dichtung 9 der Ventilplatte am Ventilsitz 6 anliegt.
Beispielsweise könnte die Dichtung 9 auch am Ventilsitz 6 angeordnet sein und an der Ventilplatte 8 eine Dichtfläche zum Zusammenwirken mit dieser Dichtung vorgesehen sein.
In der in 4 dargestellten Offenstellung der Ventilplatte 8 gibt diese die Ventilöffnung 4 frei. Das Schließen des Vakuumventils erfolgt ausgehend von der Offenstellung der Ventilplatte 8 über eine in 3 dargestellte Zwischenstellung, in der die Ventilplatte 8 die Ventilöffnung 4 überdeckt (in Richtung der Längsachse 10 der Ventilöffnung 4 gesehen), vom Ventilsitz 6 aber abgehoben ist. Umgekehrt wird beim Öffnen des Vakuumventils die Ventilplatte 8 von der Schließstellung zunächst in die Zwischenstellung und in der Folge in die Offenstellung überführt.
Die Verstellung der Ventilplatte 8 zwischen der Offenstellung und der Zwischenstellung erfolgt quer, insbesondere rechtwinklig, zur Längsachse 10 der Ventilöffnung 4. Die Verstellung der Ventilplatte 8 zwischen der Zwischenstellung und der Schließstellung erfolgt parallel zur Längsachse 10 der Ventilöffnung 4.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ventilplatte 8 direkt am Ende einer Ventilstange 11 angebracht. Zur Verstellung der Ventilplatte 8 zwischen der Offenstellung und der Zwischenstellung wird die Ventilstange 11 mittels einer außerhalb des Vakuumbereichs des Vakuumventils liegenden Quer-Antriebseinheit 12 in ihrer achsialen Richtung in und entgegen der Quer-Verstellrichtung 16 verschoben. Die Ventilstange 11 liegt parallel zur Quer-Verstellrichtung 16. Zur Verstellung der Ventilplatte 8 zwischen ihrer Zwischenstellung und ihrer Schließstellung in und entgegen der Längs-Verstellrichtung 17 dient eine Längs-Antriebseinheit 13.
Die Quer-Antriebseinheit 12 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel von einer Kolben-Zylinder-Einheit gebildet mit einem Kolben 14, an dem die Ventilstange 11 angebracht ist und der in einem Zylinder 15 verschiebbar ist. Beispielsweise kann der Kolben 14 in Form eines doppeltwirkenden Kolbens ausgebildet sein. Auch die Verwendung eines einfach-wirkenden Kolbens in Verbindung mit einer Federbeaufschlagung des Kolbens in die andere Verstellrichtung ist denkbar und möglich. Die Beaufschlagung des Kolbens 14 erfolgt durch ein Druckgas, beispielsweise Druckluft oder unter Druck stehendem Stickstoff. Druckluft-Anschlüsse 53, 54 sind in den 2 bis 4 schematisch angedeutet.
Auch in anderer Weise ausgebildete Quer-Antriebseinheiten 12 sind denkbar und möglich, wobei der Antrieb beispielsweise auch durch einen Elektromotor erfolgen kann.
Die Quer-Antriebseinheit 12 ist gegenüber dem Ventilkörper 1 parallel zur Längs-Verstellrichtung durch eine Führungseinrichtung 18 verschiebbar geführt, die im gezeigten Ausführungsbeispiel in Form einer Parallelogrammführung ausgebildet ist. Die Führungseinrichtung 18 weist beidseitig der Ventilstange jeweils ein plattenförmiges Führungsteil 19 auf, welches jeweils um eine erste Achse 20 verschwenkbar mit dem Zylinder 15 der Quer-Antriebseinheit 12 und um eine zweite Achse 21 verschwenkbar mit dem Ventilkörper 1 verbunden ist. Die erste und die zweite Achse 20, 21 liegen rechtwinklig zur Quer-Verstellrichtung 16 und rechtwinklig zur Längs-Verstellrichtung 17. Eine Ebene, die die beiden ersten Achsen 20 durchsetzt, und eine Ebene, die die beiden zweiten Achsen 21 durchsetzt, liegen jeweils rechtwinklig zur Quer-Verstellrichtung 16. Die Führungsteile 19 liegen parallel zueinander.
Die Achsen 20, 21 können beispielsweise von Folienscharnieren gebildet werden, wie dies in den 5 bis 7 dargestellt ist. Hierzu besitzt eine Platte 22 beispielsweise durch einseitige nutartige Vertiefungen 23, 24 gebildete Querschnittsverjüngungen. Diese grenzen das im Bereich zwischen den Vertiefungen 23, 24 sich erstreckende Führungsteil 19 von beidseitig anschließenden Befestigungsflanschen 25, 26 ab, mit denen die Platte 22 einerseits am Zylinder 15, andererseits am Ventilkörper 1 angeschraubt wird. Die Platte 22 kann beispielsweise aus einem Metallblech, z. B. Aluminiumblech bestehen. Auch eine Ausbildung aus Kunststoff, z. B. faserverstärktem Kunststoff, ist denkbar und möglich.
Die Ventilstange 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Balges 27 abgedichtet und hierbei in die Quer-Verstellrichtung 16 und in die Längs-Verstellrichtung 17 verschiebbar aus dem den Vakuumbereich bildenden Innenraum 7 des Ventilkörpers 1 herausgeführt. Endstücke 28, 29 des Balges 27 sind mit dem Ventilkörper 1 bzw. mit der Ventilstange 11 vakuumdicht verbunden.
Zur Ausbildung der Längs-Antriebseinheit 13 kann beispielsweise wie dargestellt die Ventilplatte 8 gehäuseartig ausgebildet sein und einen Innenraum 30 aufweisen, in welchem mindestens ein Kolben 31 verschiebbar ist. Am Kolben 31 sind Stößel 32 angebracht, die zumindest in einer Aktivstellung des Kolbens 31 (vgl. 2) aus dem Innenraum 30 der Ventilplatte 8 durch entsprechende Öffnungen herausragen. In dieser Aktivstellung des Kolbens 31 stützen sich die Stößel 32 an der den Ventilsitz 6 gegenüberliegenden Innenseite der Wand 3 ab und drücken die Ventilplatte 8 an den Ventilsitz 6 an. In der Passivstellung des Kolbens 31 (3 und 4) sind die Stößel 32 dagegen von der Wand 3 abgehoben.
Der Kolben 31 könnte beispielsweise im Bereich seines Umfangs gegenüber der Innenwand einer Zylinderbohrung der Ventilplatte 8 mittels einer umfänglichen Dichtung abgedichtet sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zur Abdichtung von Arbeitsräumen 33, 34 wie schematisch dargestellt Membrandichtungen 35, 36 vorhanden. Diese weisen einen starren mittleren Abschnitt, der an der jeweiligen Innenwand der Ventilplatte 8 anliegt, und einen flexiblen Randabschnitt auf, der jeweils am Kolben 31 abgedichtet angebracht ist. Mittels Druckgaskanäle 37, 38 können die Arbeitsräume 33, 34 mit Druckgas, beispielsweise Druckluft oder unter Druck stehendem Stickstoff beaufschlagt werden. Die Druckgaskanäle 37, 38 erstrecken sich durch die Ventilstange 11 und sind in diesem Abschnitt ihres Verlaufs in den 2 bis 4 durch strichlierte Linien angedeutet.
Die Herausführung der Stößel 32 aus dem Innenraum 30 erfolgt bevorzugterweise in abgedichteter Weise, beispielsweise mittels Membranen 39.
Die mittleren Abschnitte der Membrandichtungen 35, 36 sind mittels eines Zapfens 42 an den Innenraum 30 begrenzende Wände der Ventilplatte 8 angedrückt. Der Zapfen 42 kann auch zur verschiebbaren Führung des Kolbens 31 dienen.
Weiters ist außerhalb des Vakuumbereichs ein Andrückelement 40 vorhanden, welches mit der Quer-Antriebseinheit 12 zusammenwirkt. Im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 bis 7 wird das Andrückelement 40 von einer Feder gebildet wird. In der Passivstellung des Kolbens 31 (3 und 4) drückt das Andrückelement 40 die Quer-Antriebseinheit 12 an einen Ventilkörper-festen Anschlag 41 an.
Wenn das Vakuumventil ausgehend von der Offenstellung der Ventilplatte 8 geschlossen werden soll, so wird die Ventilplatte 8 zunächst mittels der Quer-Antriebseinheit 12 in die Quer-Verstellrichtung 16 von ihrer Offenstellung (4) in ihre Zwischenstellung (3) verstellt. Hierbei befindet sich der Kolben 31 in seiner Passivstellung und die Quer-Antriebseinheit 12 ist vom mindestens einen Andrückelement 40 an den Anschlag 41 angedrückt. In der Folge wird der Kolben 31 in seine Aktivstellung verstellt, wobei die Stößel 32 zur Anlage an die Innenseite der Wand 3 kommen und die Ventilplatte 8 mitsamt der Ventilstange 11 und der Quer-Antriebseinheit 12 in die Längs-Verstellrichtung 17 verschieben. Hierbei wird die Quer-Antriebseinheit 12 vom Anschlag 41 abgehoben.
Zum Öffnen des Vakuumventils wird der Kolben 31 in seine Passivstellung verstellt, wobei das mindestens eine Andrückelement 40 die Quer-Antriebseinheit 12 und zusammen mit dieser die Ventilstange 11 und die Ventilplatte 8 entgegen der Längs-Verstellrichtung 17 verschiebt, bis die Quer-Antriebseinheit 12 am Anschlag 41 anliegt. Damit ist die Zwischenstellung der Ventilplatte 8 erreicht und in der Folge wird die Ventilplatte 8 mittels der Quer-Antriebseinheit 12 in ihre Offenstellung verschoben.
Vorzugsweise ist mindestens ein Sensor 43 zur Erfassung der Position der Quer-Antriebseinheit 12 vorhanden, wobei dieser mindestens eine Sensor 43 außerhalb des Vakuumbereichs des Vakuumventils angeordnet ist und günstigerweise direkt mit der Quer-Antriebseinheit 12 zusammenwirkt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein solcher Sensor 43 vorhanden, durch den durch Anfahren des Zylinders 15 an den Sensor 43 erfasst wird, wenn sich die Ventilplatte 8 in ihrer Schließstellung befindet. In der Schließstellung der Ventilplatte 8 darf die Quer-Antriebseinheit 12 nicht betätigt werden.
Die 8 bis 15 zeigen weitere Möglichkeiten zur um Achsen 20, 21 verschwenkbaren bzw. biegbaren Verbindung eines plattenförmigen Führungsteils 19 mit der Quer-Antriebseinheit 12 und dem Ventilkörper 1. Beim Ausführungsbeispiel gemäß den 8 und 9 (Darstellung im unverschwenkten und verschobenen Zustand) sind an der Platte 22 von beiden Oberflächen her nutartige Vertiefungen 23, 24 eingebracht. Bei den Ausführungsformen der 10 und 11 bzw. 12 und 13 sind die Vertiefungen 23, 24 V-förmig ausgebildet (an einer oder an beiden Seiten der Platte). Bei der Ausführungsform gemäß den 14 und 15 wird das Führungsteil 19 von einer durchgehenden entsprechend flexiblen Platte ohne Vertiefungen gebildet. Durch die Verwendung von zwei parallelen in dieser Form ausgebildeten Führungsteilen 19 wird durch die Ausbildung von Biegestellen in den Führungsteilen 19 ebenfalls eine Parallelführung erreicht.
16 zeigt eine weitere mögliche Ausbildungsform für das Andrückelement 40. In dieser Ausführungsform ist das Andrückelement 40 in Form einer Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet, durch welche die Quer-Antriebseinheit 12 an den Anschlag 41 angedrückt werden kann. Vorzugsweise wird der Kolben 44 wiederum durch ein Druckgas beaufschlagt. Der Kolben 44 ist hier als einfach-wirkender Kolben ausgeführt.
Die 17 bis 19 zeigen eine weitere mögliche Ausbildungsform einer Herausführung der Ventilstange 11 aus dem Vakuumbereich des Vakuumventils. An der Ventilstange 11 ist das eine Endstück 28 eines Balges 27 vakuumdicht angebracht. Das andere Endstück 29 des Balges 27 wird von einem Befestigungsteil 45 an der Quer-Antriebseinheit 12 unverschiebbar zu dieser gehalten. Beispielsweise kann das Befestigungsteil 45 hülsenförmig ausgebildet sein. Zwischen dem Endstück 29 und dem Ventilkörper 1 verläuft ein Kippelement 46, welches eine konische Form aufweist und in beiden Endabschnitten äußere umlaufende Dichtwülste 47, 48 aufweist. Diese liegen an Dichtflächen des Endstücks 29 und des Ventilkörpers 1 an. Bei einer Verschiebung der Quer-Antriebseinheit 12 gegenüber dem Ventilkörper 1 in die Längs-Verstellrichtung 17 verkippt das Kippelement 46 um eine rechtwinklig zur Längs-Verstellrichtung 17 und rechtwinklig zur Quer-Verstellrichtung 16 liegende Achse.
Bei der in den 21 bis 23 dargestellten Durchführung für die Ventilstange 11 ist gegenüber der in den 17 bis 19 dargestellten Ausführungsform der Balg 27 durch ein Schiebedichtele ment 49 für die Ventilstange 11 ersetzt. Die Ventilstange 11 ist gegenüber dem Schiebedichtelement 49 in achsialer Richtung verschiebbar mittels einer an der Ventilstange 11 umfänglich anliegenden Dichtung 50 des Schiebedichtelements 49 abgedichtet. Das Schiebedichtelement 49 ist wiederum durch ein Befestigungsteil 45 mit der Quer-Antriebseinheit 12 verbunden und mittels eines Kippelements 46 gegenüber dem Ventilkörper 1 in die Längs-Verstellrichtung 17 verschiebbar. Der Vakuumbereich des Vakuumventils erstreckt sich durch das Kippelement 46 bis zum Schiebedichtelement 49.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß den 24 bis 26 ist die Längs-Antriebseinheit 13 vollständig außerhalb des Vakuumbereichs des Vakuumventils angeordnet. Die Längs-Antriebseinheit 13 wirkt direkt auf die Quer-Antriebseinheit 12 ein, um diese in die Längs-Verstellrichtung 17 und entgegen der Längs-Verstellrichtung 17 gegenüber dem Ventilkörper 1 zu verschieben. Damit wird auch die Ventilstange 11 und mit dieser die Ventilplatte 8 in die Längs-Verstellrichtung 17 verschoben.
Die Längs-Antriebseinheit 13 kann in diesem Fall beispielsweise von einer Kolben-Zylinder-Einheit gebildet werden. Wenn die Ventilplatte 8 von der Quer-Antriebseinheit 12 in ihre Zwischenstellung verstellt worden ist, kann die Ventilplatte 8 mittels dieser Kolben-Zylinder-Einheit in die Längs-Verstellrichtung 17 verschoben und in ihre Schließstellung verbracht werden. Ebenso erfolgt die Rückstellung von der Schließstellung in die Zwischenstellung mit dieser Kolben-Zylinder-Einheit. Der Kolben 51 der Kolben-Zylinder-Einheit kann beispielsweise wie dargestellt als einfach-wirkender Kolben 51 ausgebildet sein, der in die Längs-Verstellrichtung 17 wirkt, wobei die entgegengesetzte Verschiebung des Kolbens durch eine Feder 52 erfolgt. Auch die Verwendung eines doppelt-wirkenden Kolbens kann vorgesehen sein. Vorzugsweise ist der Kolben wiederum druckgasbeaufschlagt.
Eine solche Ausführung eignet sich insbesondere für Anwendungen, bei denen die Ventilplatte 8 nur durch einen Differenzdruck beaufschlagt wird, der die Ventilplatte 8 an den Ventilsitz 6 andrückt. Es muss daher in der Schließstellung der Ventilplatte 8 keine sehr hohe Schließkraft wirken, mit der die Ventilplatte 8 an den Ventilsitz 6 angedrückt wird. Vakuumventile, die nur für einen in eine Richtung wirkenden Differenzdruck ausgelegt sind, werden auch als ”Türen” bezeichnet. Solche Türen können beispielsweise zur Abdichtung einer Öffnung in einer Wand einer Vakuumkammer eingesetzt werden. Auch Öffnungen in Rohrleitungen können durch solche Türen abgedichtet werden, wenn der Differenzdruck nur in eine Richtung wirkt. Je nach konkreter Anwendung muss der Ventilkörper 1 auch nicht gehäuseartig ausgebildet sein, wobei insbesondere die Wand 3 und eine abgedichtete Herausführung für die Ventilstange 11 entfallen können.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den 27 bis 30 dargestellt. Die Führungseinrichtung 18 zur verschiebbaren Führung der Quer-Antriebseinheit 12 gegenüber dem Ventilkörper 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel in Form einer Kugelumlaufführung ausgebildet.
Beispielsweise könnte die Führungseinrichtung 18 auch in Form einer Gleitführung ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung könnte an der Ventilstange 11 auch ein gehäuseartiger Trägerkörper angeordnet sein, der die Ventilplatte in die Längs-Verstellrichtung verstellbar trägt. Der Trägerkörper könnte hierbei mit einer die Längsantriebseinheit ausbildenden Kolben-Zylinder-Einheit ausgestattet sein, wobei die Ventilplatte an einer Kolbenstange dieser Kolben-Zylinder-Einheit oder an am Kolben angebrachten Stößeln befestigt ist. Beispielsweise könnte die Ausbildung des Trägerkörpers grundsätzlich analog zur in den 2 bis 4 dargestellten Ausbildung der Ventilplatte sein, wobei die Ventilplatte an den Stößeln 32 befestigt ist. Die Ventilöffnung würde sich dann in der Wand 3 des Ventilkörpers 1 befinden und der Ventilsitz 6 an der Innenseite der Wand 3 im die Ventilöffnung umgebenden Bereich angeordnet sein. Wenn sich die Ventilplatte beim Verstellen in die Längs-Verstellrichtung an den Ventilsitz anlegt, so wird in der Folge der Trägerkörper zusammen mit der Ventilstange 11 und der Quer-Antriebseinheit 12 entgegen der Verstellrichtung verschoben, bis sich der Trägerkörper am Ventilkörper 1 zur Aufnahme der Reaktionskraft abstützen kann.

1: Ventilkörper
2: Wand
3: Wand
4: Ventilöffnung
5: Austrittsöffnung
6: Ventilsitz
7: Innenraum
8: Ventilplatte
9: Dichtung
10: Längsachse
11: Ventilstange
12: Quer-Antriebseinheit
13: Längs-Antriebseinheit
14: Kolben
15: Zylinder
16: Quer-Verstellrichtung
17: Längs-Verstellrichtung
18: Führungseinrichtung
19: Führungsteil
20: erste Achse
21: zweite Achse
22: Platte
23: Vertiefung
24: Vertiefung
25: Befestigungsflansch
26: Befestigungsflansch
27: Balg
28: Endstück
29: Endstück
30: Innenraum
31: Kolben
32: Stößel
33: Arbeitsraum
34: Arbeitsraum
35: Membrandichtung
36: Membrandichtung
37: Druckgaskanal
38: Druckgaskanal
39: Membran
40: Andrückelement
41: Anschlag
42: Zapfen
43: Sensor
44: Kolben
45: Befestigungsteil
46: Kippelement
47: Dichtwulst
48: Dichtwulst
49: Schiebedichtelement
50: Dichtung
51: Kolben
52: Feder
53: Druckluft-Anschluss
54: Druckluft-Anschluss

Claims

Vakuumventil umfassend einen Ventilkörper (1) mit einer eine Längsachse (10) aufweisenden Ventilöffnung (4) und einem die Ventilöffnung (4) umgebenden Ventilsitz (6), eine Ventilplatte (8), die von einer Offenstellung, in der sie die Ventilöffnung (4) freigibt, über eine Zwischenstellung, in der sie die Ventilöffnung (4) überdeckt, vom Ventilsitz (6) aber abgehoben ist, in eine am Ventilsitz (6) anliegende Schließstellung und von der Schließstellung über die Zwischenstellung in die Offenstellung verstellbar ist, eine die Ventilplatte (8) tragende Ventilstange (11), eine Quer-Antriebseinheit (12), mittels der die Ventilplatte (8) in eine quer zur Längsachse (10) der Ventilöffnung (4) liegende Quer-Verstellrichtung (16) von ihrer Offenstellung in ihre Zwischenstellung und entgegen der Quer-Verstellrichtung (16) von ihrer Zwischenstellung in ihre Offenstellung verstellbar ist, und eine Längs-Antriebseinheit (13), mittels der die Ventilplatte (8) in eine parallel zur Längsachse (10) der Ventilöffnung (4) liegende Längs-Verstellrichtung (17) von ihrer Zwischenstellung in ihre Schließstellung und entgegen der Längs-Verstellrichtung (17) von ihrer Schließstellung in ihre Zwischenstellung verstellbar ist, gekennzeichnet durch eine Führungseinrichtung (18), mittels der die Quer-Antriebseinheit (12) gegenüber dem Ventilkörper (1) parallel zur Längs-Verstellrichtung (17) verschiebbar geführt ist, wobei sich bei der Verstellung der Ventilplatte (8) von ihrer Zwischenstellung in ihre Schließstellung und von ihrer Schließstellung in ihre Zwischenstellung die Quer-Antriebseinheit (12) gegenüber dem Ventilkörper (1) parallel zur Längs-Verstellrichtung (17) verschiebt.
Vakuumventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Quer-Antriebseinheit (12) und die Ventilstange (11) bei der Verstellung der Ventilplatte (8) von ihrer Zwischenstellung in ihre Schließstellung und von ihrer Schließstellung in ihre Zwischenstellung gemeinsam mit der Ventilplatte (8) in die bzw. entgegen der Längs-Verstellrichtung (17) verschieben.
Vakuumventil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (18) zur verschiebbaren Führung der Quer-Antriebseinheit (12) gegenüber dem Ventilkörper (1) eine Parallelogrammführung ist.
Vakuumventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (18) beidseitig der Ventilstange (11) angeordnete, jeweils um erste und zweite rechtwinklig zur Quer-Verstellrichtung (16) und rechtwinklig zur Längs-Verstellrichtung (17) ausgerichtete Achsen (20, 21) verschwenkbare oder biegbare Führungsteile (19) aufweist, die jeweils einerseits mit dem Ventilkörper (1), andererseits mit der Quer-Antriebseinheit (12) verbunden sind.
Vakuumventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsteile (19) plattenförmig ausgebildet sind.
Vakuumventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Quer-Antriebseinheit (12) mindestens eine Kolben-Zylinder-Einheit aufweist.
Vakuumventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Quer-Antriebseinheit (12) in der Zwischenstellung der Ventilplatte mittels eines außerhalb eines Vakuumbereichs des Vakuumventils angeordneten Andrückelements (40) an einen Anschlag (41) angedrückt ist und in der Schließstellung der Ventilplatte (8) vom Anschlag (41) abgehoben ist.
Vakuumventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückelement (40) von mindestens einer Feder gebildet wird.
Vakuumventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Andrückelement (40) von mindestens einer Kolben-Zylinder-Einheit gebildet wird.
Vakuumventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längs-Antriebseinheit (13) einen in einem Innenraum (30) der Ventilplatte (8) angeordneten Kolben (31) umfasst.
Vakuumventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Längs-Antriebseinheit (13) insgesamt außerhalb eines Vakuumbereichs des Vakuumventils angeordnet ist und auf die Quer-Antriebseinheit (12) einwirkt.
Vakuumventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilplatte (8) in einem einen Vakuumbereich bildenden Innenraum (7) des Ventilkörpers (1) angeordnet ist.
Vakuumventil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstange (11) abgedichtet und hierbei in die Quer-Verstellrichtung (16) und in die Längs-Verstellrichtung (17) verschiebbar aus dem den Vakuumbereich bildenden Innenraum (7) des Ventilkörpers (1) herausgeführt ist.
Vakuumventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur abgedichteten Herausführung der Ventilstange aus dem Innenraum (7) des Ventilkörpers (1) ein Balg (27) vorhanden ist.
Vakuumventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur abgedichteten Herausführung der Ventilstange (11) aus dem Innenraum (7) des Ventilkörpers (1) ein Schiebedichtelement (49) vorhanden ist, welches von der Ventilstange (11) abgedichtet durchsetzt wird, wobei die Ventilstange (11) gegenüber dem Schiebedichtelement (49) achsial verschiebbar ist, und welches mit dem Ventilkörper (1) über ein Kippelement (46) vakuumdicht verbunden ist.
Vakuumventil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein außerhalb des Vakuumbereichs des Vakuumventils angeordneter, die Verschiebeposition der Quer-Antriebseinheit (12) erfassender Sensor (43) vorhanden ist.